DD276600A3

DD276600A3 - Elastomermodifizierte Thermoplast-Formmasse

Info

Publication number: DD276600A3
Application number: DD31526388A
Authority: DD
Inventors: Edgar Harcher; Gerhard Merkmann; Manfred Berndt; Konrad Giessmann; Peter Kaeselau; Fritz Rogge; Rolf Sourisseau; Franz Lenhard; Peter Mueller
Original assignee: Schwerin Plastverarb Veb
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1990-03-07

Abstract

Die Erfindung geht von einer elastomermodifizierten Thermoplast-Formmasse aus, die aus einem Gemisch thermoplastischer und elastomerer Sekundaerrohstoffe besteht. Sie ist bevorzugt fuer die Spritzgiessfertigung von Erzeugnissen mit hohen Anforderungen an die Kaelteschlagzaehigkeit anzuwenden. Das Wesen der Rezeptur besteht in einem ueberwiegenden Anteil eines heterogenen Polyolefingemisches, einem Anteil vernetztem Kautschukgemisch und einem geringen Anteil Dispergierhilfsmittel. Dabei gelangt als Polyolefingemisch die sogenannte Schwimmfraktion (LDPE, HDPE, PP) aus der Dichtetrennung zerkleinerter Haushaltplastabfaelle zur Anwendung. Als Dispergierhilfsmittel wird insbesondere Paraffinoel vorgeschlagen, waehrend die elastomere Komponente aus Synthesekautschukregenerat konfektionierter Form gebildet ist und einen Anteil von weniger als 13 der Gesamtmasse aufweist.

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Formmassezusamrr.ensotzung zum Spritzglasson von Erzeugnissen, die besonderen Anforderungen an das mechanische Konnwertniveau genügen müssen. Das gilt bevorzugt für die Kältoschlagzähigkeit, wie sie z.B. bei Plastformteilen des Behältersortimentes in der Bauwirtschaft verlangt wird. Die Verarbeitungsbetriebe, die Formmassen unter Verwendung von Sekundärrohstoffen erzeugnisspezifisch selbst aufzuberoiten haben, sind uotentielle Anwender der Erfindung.

Bekannte Lösungen

Als Mischungskomponenten zur Vorbesserung der Zähigkeit von Polyolefin Standardformmassen bieten die Grundmaterialherstoller sogenannte thermoplastische Elastomere an. Für die Lösung der Vertraglichkeitsproblemo zwischen thermoplastischer und elastischer Phase ist bei deren Herstellung offenbar ein so großor Aufwand zu betreiben, daß Aufkommon und Preis den Einsatz für dos Abmischen von Formmassen für relativ kurzlebige Massenprodukto mit spezifischen Kestigkeitsanforderungen nicht rechtfertigen. Darüber hinaus treten bei der Herstellung der thermoplastischen Elastomere bzw. von Polyolefinelastomer'jlends auf Grund der spezifischen Herstellungsbedingungen in der Dispergierphase starke thermische und mechanische Beanspruchungen auf, die sich negativ auf die Formmassoqualität auswirken. Das hat seinen Ursprung im sehr unterschiedlichen rheclogischon Verhalten von thermoplastischen und elastischen Komponenten. Mit dem Ziel, einen verschleißfesten und gut verarbeitbaren Polyethylenwerkstoff bereitzustellen, sind deshalb nach einem bokannten Vorschlag dem Polyethylen 10...50% des Gesamtvolumens zerkleinerter Gummi als Zuschlagstoff zuiusotzen (DD 137938). Beide Komponenten sollen auch aus Sekundäraufkommen verwendet werden können. Das Anwendungsgebiet bozieht sich auf Erzeugnisse, die im positiven Temperaturbereich beansprucht worden. Soweit der thermoplastische Anteil aus definiertem Polyethylen des inneren Regonerotkreislaufes beim Verarbeiter oder aus Sortiertom fremden Polyethylonabfällen besteht, erscheint diese Lösung auf andere Anwendur jsfällo mit vergleichbaren Erzeugnisanforderungen übertragbar. Für dia im Scliwimm-Sink-Verfahron selektierten Sekundnrpolyolefine aus Haushaltplastabfällen (Schwimmfraktion) sind damit aber sowohl hinsichtlich der VerarboitbarkeU als auch in bezug auf die Formteiloigenschafton hinsichtlich hoher dynamischmechanischer Beanspruchungen im Tieftemperaturbereich keine positiven Ergebnisse zu erzielen. Das gilt auch für eine andere bokonnto Lösung, wonach oino Regenoratmischung 50%...80% Gummiroifonmaterial enthält. Die textlien Fasorantoilo aus den Roifon sowiu die Füllstoffontoilo aus dom Plastschrott sind ausdrücklich in die Rozoptur einbozogon (DE 2729784). Ein ziiEÖuiichor Naciiiuii üiusus Vuiäciiiäüus büäiüni ίη dem erhöhten Aufboroitungsaufwand für dio Bildung dos Compounds.

Erfindungsziel

Dio Aufwendungen für dio Boroitstoilung uinor olostomermodifiziorton, kältofosten Thormoplastformmasso zur Spritzgioßfortigung von mechanisch stark beanspruchten Formteilen sind gegenüber dom Stand der Technik zu verringern. Das botrifft dio oinfocho Vorfügbarkoit der olastomoron Komponente), dio Kosten für dio Beschaffung dor Ausgangsstoffo und don technologischen Aufwand für dio Aufbereitung dos Gemisches.

ι W?«en der Erfindung

Das Problem besteht in Finden einer Rezeptur, die die aus der Selektion von Haushaltpiastabfellen wirtschaftlich gewonnene SLhwimmfraktion für Sprit/gießteile mit hoher Kälteschlagzähigkeit einsetzbar macht. Dabei 3oll mittels oinns Doppelschncckenextiuders eine ausreichende HomogonUat der Formmasse zu erzielen sein. Erfindungsgemäß besteht die Formmasse zu 60...87% aus einem heterogenen Polyolefingemisch, zu 5...31'% aus einem Kautschukregeneratgemisch und zu max. 8% aus einem DiSDergierhilfsmittel jeweils in Masseanteilen. Dabei ist das Polyolefingemisch aus der Schwimmfraktion böi der Dichtetrennung zerkleinerter Haushaltplastabfälle gewonnen und weist 60...85% Polyethylen niederer Dichte, max 40% Polyethylen hoher Dichte und minimal 5% Polypropylen auf. Das Kautschukrcgeneratgomisch besteht aus vernetzten Gummiabfällen mit überwiegenden Anteilen aus Synthesekautschuk, die auf eine Teilchengröße < 10mm vurzerkleinort und in einer 'ochnologischon Vorstufe zu einem hochkonzentrierten Elasiomerbatch auf der polymeren Matrix sekundären Rohstoffs konfektioniert wurden. Dei dem DispergierhilfsmUtel handelt es sich um Paraffinöl, das wahlweise oder im Gemisch mit funktioniisiortem Oliqomeren zugesetzt wurde.

AusführungsbetapieU-

üer in einer Thermoplas'.aufbereitungsar.lage gewonnenen Schwimmfraktion sind über eino Volumendosierung durch Extrus'on in einem einmaligen DoppelschneckenexUuderdurchlauf die Elsstomerkomponcn'n in Form von konfektioniertem Elastomerbaich, sowie das DispergierhilfsmiUel mittels Flüssigkeitsdosiervorrichtung zugemischt worden. Das erhaltene For-nmdstegranulat aus vorschiodanen Rezepturvarianten ist durch Spritzgießen zu Prüfplatten verarbeitet worden. Dabei konnten eine gute Homogenität und reproduzierbare Vararbeitungseigenschaiiün nachgewiesen werden. Bo; der dynamisch-mechanischen Prüfung wurde eine überrr.schsndo wesentliche Verbesserung des entropieeldstischen Verhaltens dos Materate im Tieftempcraturbnreich bis oberhalb i'er Glastnmperatur festgestellt. Die Formmassen erweisen sich für die Fertigung von Erzeugnissen des Bausortimentes mil honen mechanischen Anforderungen insbesondere an din Fallfestigkeit bei tiefen Temperaturen 3¹S geeignet. Dabei handelt es sich auf Grund der thermodynamischen Unverträglichkeit dor Grund; :>niponenten um ein prinzipiell heterogenes Polymergemisch. Die Unverträglichkeit der Komponenten resultiert u.a. aus dom bestehenden Verhältnis der Oberflächenspannungen sowie dem Viskositätsunterschied der Grundkomponcntun. Der Einsatz des beschriebenen Dispergierhilfsmittels als Zuschlagstoff zum e'astomermodifizisrtfin Thermoplastcompound bewirk; eine Angleichung der physikalisch-rheolog'schen Kennwerte der polymoren Grundkonipononten, woraus eine wesentlich verbesserte Oispergierung der Elast- und der Plastphase resultiert. Weiterhin erfolgt eine Beeinflussung der molekularen Wechselwirkungen zwischen den heterogenan Grundpo-ymeren des Compounds und daraus resultierend eine orhöhte Löslichkeit beider Grundpolymcrer

Die nachstehenden Anteilwoito betreffen Ma.-%.

Beispiel 1

Zur Compoundierung einer heiorogenon Polyolofinformniasse wurden 64,8% aus der Schwimmfraktion aufbereitetes Sckundärplastgcmisch, bestehend aus etwa 75% LDPE, 20% HDPE und 5% PP mittels kontinuierlicher Volumendosiorung mit 27,8% Elastomerabfäüe in Form \ on hochangoreichertem Elastpmorbatch überwiegend aus einem Butylkautschuk-Regeneratgomisch bestehend, augeinischt. Zu der im Plastiziorzylinder eines Doppelschneckenextruders aufgeschmolzenen Polymermatrixphase wurden zum Zeitpunkt der Vordisperqierung in einer ersten Dekomprossionsphase diM Schmelze mittels Müssigkeitsdosiervorrichtung übe^r cino entsprechende Entgasungsöffnung des Zylinders 7,4% Paraffinöl zugegeben. Die Verarbeitungsbedingungen bei dor Ccmpoundierung waren folgendermaßen definiert:

-Schneckendrehzahl·. 120min '

- Schmelzondruck: 110Pa

- Schmelzentempera'.tir: 205X

- Extrudorzylindertemperatur: 160X -- Werkzeugtemperatur: 200¹C

Dss so gowonneno Material wurde granuliert und über eine konventionelle Spritzgielimaschine zu Plattenprüfkörporn vorarbeitet. Bei den durchgeführten dynamischen Prüfvorfahren im Torsions-Schwingversuch und beim Zugversuch wurden nachfolgende mechanische Kennwerte ermittelt.

Zugfestigkeit:	10,4MPa
Bruchdehnung:	32%
Schuhmodul boi 20'C:	191MPa
LoiO C:	268MPa
boi 10 C:	325MPa
boi 20 C:	405MPa
log.Dokromoniboi 20'C:	0,172
Kältorichtwort:	41 C
Tomporotur boi 10'N/mm':	50'C
Tomporoturboi2 χ lO'N/mm²:	4 16 C

Beispiel 2

Boi oinor Zusammonsotzung dos Sokundärplastgomischos wio in Boispiol 1 wurdon 67,3% diosor Komponente mit 28,9° konfektioniertem Butylkautschuk-Rogonoratgomisch vorsotzl und im Doppolschnockonoxtiudor mit 3,8% Paraffinöl homogonisiort.

Verarbeitungsbedingungen	12ümin~'
- Schneckendrehzahl:	125Pa
- Schmelzendruck:	210X
- Schmalzentempeiatur:	160X
- Extrudeizylindertemperatur:	200X
- Werkzeugtemperptur:
Ksnriwerte der Prüfkörper	7,3MPa
- Zugfestigkeit:	16%
- Bruchdehnung:	223MPa
- Sr.hubmodulbei?OX:	306MPa
bei OX:	361 MPa
bei-10X:	439MPa
bei-20X:	0,610
- log. Dekrement bei-20T.:	-10X
- Kälterichtwert:	-DOX
- Temparaturbei 10³N'mm²:	t26^cC
- Temperatur bei 2 χ lO'N/mnV:

Beispiel 3

In analogen technologischen Com ipoundiorschritten wie in den vorgenannten Beispielen 1 und 2 wurde nachfolgende Mischung hergestellt:

80,0% Sekundärplastgemisch 18,0% Sty renbutadienkauischuk-Reconeratgomisch 2,0% Paraffinöi

Dabei bestund die Plastkomponente aus 6C% LDPE, 28% HDPE und 6% PP.

Verarbeitungsbedingungen	110min
- Schneckendrehzahl:	120Pa
- Schmeuendfuck:	210X
- Schmelzantemperatur:	160X
- Extruderzylindertemperatur:	185 X
- Workzeugtemperatur:
Kennwerte der Prüfkörper	10,6MPa
- Zugfestigkeit:	12,0%
- Bruchdehnung:	244MPa
- Schubmodul bei 20X:	331MPa
bei OX:	491MPa
bei-10X:	646MPa
bei-20X:	0,310
- log. Dekrement bei -;'0X:	-16X
- Kälterichtwert:	-39 X
- Temperatur bei 10³N/mm²:	+ 30X
- Temperatur bei 2 χ 10²N/mm²:

Beispiel 4

Die Formmasse unterschied sich vom Beispiel 3 durch die Verringerung des Dispergierhilfsmittels auf 1,0% zugunsten der olastomeren Komponente.

Verarbeitungsbedingungen	110min
- Schnockondrehzahl:	110Pa
- Schmolzendruck:	205X
- Schmelzentemperatur:	160X
- Extrudorzylindertomporatur:	185X
- Workzeiigtomporatur:
Kennwerte der Prüfkörpor	11,7MPa
- Zugfosligkcit:	156%
- Bruchdohnung:	208MPa
- Schubmodul bei 20 C:	339MPa
boiOX:	459MPa
bei-10X:	629MPa
bei-20 "C:	0,306
- log.Dokromontboi 20X:	-13 C
- Kaitorichtwort:	38 C
- Tomporuturboi 1O³N/mm²:	»20 C
- Temperatur boi 2 χ 1O²N/mm²:

Claims

1. Elastorhermodifizierte Thermoplast-Formmasse aus einem Gemisch thermoplastischer und elastomerer Sekundärrohstoffe bestehend, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung der Masseanteile von

60... 87% heterogenes Polyolef ingemisch
5...32%Kautschukregeneratgernisch
max. 8% Dispergierhilfsmittel.

2. Elastomermodifizierte Thermoplast-Formmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als heterogenes Polyolefingemisch die Schwimmfraktion aus der Dichtetrennung von zerkleinerten Haushaltplastabfällen mit Masseanteilen von

60... 65% LDPE
max. 40% HDPE
min. 5% PP
eingesetzt wird.

3. Elastomormodifizierte Thermoplast-Formmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Kautschukregeneratgemisch vernetzte, vorzerkleinerte Gummiabfälle mit überwiegendem Anteil von Synthesekautscl ,uk ur>d einer Teilchengröße < 10mm zum Einsatz gelangen, die zu einem Elastomorbatch auf der polymeren Matrix von Sekundärrohstoff konfektioniert sind.

4. Elastomermodifizierte Thermoplast-Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Dispergierhilfsmittel Paraffinöl und/oder ein funktionalisiertes Oligomeres verwendet wurde.